A China está construindo um ímã recorde – mas não sem um preço

A China está construindo um ímã recorde – mas não sem um preço

A China é agora o lar do íman resistivo mais poderoso do mundo, que produziu um campo magnético mais de 800.000 vezes mais forte que o da Terra.

Em 22 de setembro, o ímã manteve um campo magnético constante de 42,02 Tesla no Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) nos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências. Este marco bate por pouco o recorde de 41,4 Tesla estabelecido em 2017 por um ímã resistivo no Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético dos EUA (NHMFL) em Tallahassee, Flórida. Os ímãs resistivos consistem em fios metálicos enrolados e são usados ​​em sistemas magnéticos em todo o mundo.

O recordista da China estabelece as bases para a construção de ímãs confiáveis ​​que podem manter campos magnéticos cada vez mais fortes. Isto permitiria aos investigadores obter novos conhecimentos físicos surpreendentes, diz Joachim Wosnitza, físico do Laboratório de Alto Campo de Dresden, na Alemanha.

O íman resistivo, aberto a utilizadores internacionais, é a segunda grande contribuição da China para o impulso global para gerar campos magnéticos cada vez maiores. Em 2022, o ímã híbrido do SHMFF, que combina um ímã resistivo com um supercondutor, produziu um campo de 45,22 Tesla e é considerado o ímã permanente funcional mais poderoso do mundo.

Ferramenta de pesquisa

Os ímãs de alto campo são ferramentas úteis para revelar propriedades ocultas de materiais avançados, como Supercondutores – Materiais que conduzem eletricidade a temperaturas muito baixas sem perder calor. Os campos elevados também oferecem a oportunidade de descobrir fenómenos físicos inteiramente novos, diz Marc-Henri Julien, físico do estado sólido do Laboratório Nacional de Campos Magnéticos Intensos em Grenoble, França. “Você pode criar ou manipular novos estados da matéria”, explica Julien.

Os campos altos também são úteis para experiências baseadas em medições muito sensíveis porque aumentam a resolução e facilitam a deteção de fenómenos ténues, diz Alexander Eaton, físico do estado sólido da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. “Cada Tesla adicional é exponencialmente melhor que o anterior”, acrescenta.

Guangli Kuang, físico especializado em campos magnéticos elevados no SHMFF, explica que a equipe passou anos modificando o ímã para alcançar o recorde mais recente. “Não foi fácil fazer isso acontecer”, diz ele.

Confiável, mas caro

Os ímãs resistivos são uma tecnologia mais antiga, mas podem manter campos magnéticos por períodos mais longos do que seus equivalentes híbridos e totalmente supercondutores mais recentes, explica Wosnitza. Seus campos magnéticos também podem ser aumentados muito mais rapidamente, tornando-os ferramentas experimentais versáteis. “Você pode simplesmente girar um interruptor e passar de zero Tesla para campos altos em minutos”, diz ele.

A grande desvantagem dos ímãs resistivos é o alto consumo de energia, o que os torna caros, diz Eaton. Assim, o ímã resistivo do SHMFF consumiu 32,3 megawatts de eletricidade para criar seu campo recorde. “É preciso ter uma razão científica muito boa para justificar este recurso”, explica Eaton.

Este desafio está impulsionando a corrida para desenvolver ímãs híbridos e totalmente supercondutores que possam gerar campos elevados com menos energia. Em 2019, os pesquisadores do NHMFL construíram um ímã supercondutor miniaturizado e à prova de conceito que brevemente Campo de 45,5 Tesla mantido, e atualmente está desenvolvendo um ímã supercondutor maior de 40 Tesla para experimentos. A equipe da SHMFF está construindo um ímã híbrido com 55 Tesla. Embora se espere que estes ímanes mais recentes sejam menos dispendiosos de operar do que os seus antecessores resistivos, eles apresentam os seus próprios desafios: são mais caros de fabricar e requerem sistemas de refrigeração complicados, explica o engenheiro Mark Bird, co-líder de ciência e tecnologia magnética na NHMFL. “A tecnologia ainda está em desenvolvimento e os custos ainda não estão claros”, diz Bird.